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薄壁不銹鋼管淬火裂紋的形成原因有哪些

上次我們講到影響薄壁不銹鋼管淬火裂紋的因素有化學(xué)成分、原材料缺陷以及形狀結(jié)構(gòu)。除此之外，還有什么原因呢？接下來(lái)，我們繼續(xù)來(lái)了解薄壁不銹鋼管淬火裂紋的形成原因有哪些？

1、淬火前的原始組織和應(yīng)力狀態(tài)

根據(jù)加熱時(shí)的相變理論可以知道，鋼的原始組織對(duì)加熱時(shí)奧氏體晶粒度及其長(zhǎng)大有影響。將鋼加熱到Ac1溫度以上時(shí)，精密不銹鋼管中的珠光體組織將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。高溫奧氏體的晶粒大小及其長(zhǎng)大傾向與及其長(zhǎng)大傾向與鋼的原始組織——珠光體的形狀和粗細(xì)有關(guān)。淬火加熱時(shí)，細(xì)片狀珠光體的允許淬火溫度范圍較寬，并且淬火后可以獲得較細(xì)的馬氏體。

但是，與球狀珠光體相比，片狀珠光體卻易于在加熱溫度偏高時(shí)引起奧氏體晶粒粗化，亦即傾向于過(guò)熱。所以對(duì)片狀珠光體而言，必須嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和保溫時(shí)間。否則將因鋼管過(guò)熱導(dǎo)致淬火開(kāi)裂。

球狀珠光體相比在正常的淬火溫度下可以保持較細(xì)小的奧氏體晶粒。淬火后保障獲得細(xì)密的馬氏體組織，減小其內(nèi)應(yīng)力。因此，原始組織為均勻的球狀珠光休的鋼對(duì)減少裂紋來(lái)說(shuō)，是淬火前較理想的組織狀態(tài)。

淬火前的原始組織與淬火裂紋密切相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題，是薄壁不銹鋼管重復(fù)淬火時(shí)要充分的退火處理，即必須避免把淬火狀態(tài)的組織直接再進(jìn)行第二次處理，不經(jīng)退火而重復(fù)淬火時(shí)，易形成裂紋。

此外，在切削加工過(guò)程時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，切削加工時(shí)選用的切削用量越大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也愈大。這種機(jī)械加工造成的殘余內(nèi)應(yīng)力，如果不經(jīng)過(guò)去除，在淬火加熱過(guò)程中，有可能與由于加熱速度過(guò)快產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生疊加而導(dǎo)致開(kāi)裂。

2、加熱溫度

淬火加熱溫度越高，鋼的晶粒越趨長(zhǎng)大。對(duì)同一牌號(hào)的不銹鋼焊管，淬火加熱溫度越高，由于較大的奧氏體晶粒能使其淬透性增加，則淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力亦越大。另外，晶粒的大小，對(duì)鋼管破斷抗力的大小的影響也很顯著，隨著品粒尺寸的增大，破斷抗力值則下降。

正因?yàn)榇慊饻囟仍礁?，奧氏體晶粒越粗大，破斷抗力值越氐，而且冷卻時(shí)淬火時(shí)的應(yīng)力越大。所以，過(guò)熱必將易于引起淬火裂紋。若淬火溫度過(guò)低，淬火后組織中有薄的網(wǎng)狀鐵素體時(shí)，盡管鐵素體組織有較高的塑性，但因強(qiáng)度較低往往沿著鐵素體網(wǎng)形成脆性斷裂。

3、冷卻溫度

在由加熱溫度冷卻到開(kāi)始相變溫度的過(guò)程中，不銹鋼精密管的組織仍保持奧氏體狀態(tài)（即過(guò)冷奧氏體)，具有較低的屈服極限和很高的塑性，在應(yīng)力狀態(tài)上，由于沒(méi)有發(fā)生相的轉(zhuǎn)變，只產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以在該冷卻階段不會(huì)產(chǎn)生裂紋。

但薄壁不銹鋼管冷卻到Ms點(diǎn)以的溫度，即發(fā)生相變時(shí)，除因冷卻不一致所形成的熱應(yīng)力外，還有因相變進(jìn)行的不等時(shí)性而產(chǎn)生的組織應(yīng)力。相變的結(jié)果，奧氏體轉(zhuǎn)變成具有高硬度和低塑性的馬氏體。因此，在該溫度區(qū)間的冷過(guò)程，最易于引起淬火裂紋。因此，淬火時(shí)使管材在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)間內(nèi)緩慢冷卻，成為防止形成裂紋的重要措施。

       綜上所述，影響薄壁不銹鋼管淬火裂紋的因素有很多。即從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到工藝分析；從備料到加工；從預(yù)先熱處理到最后熱處理均有導(dǎo)致薄壁不銹鋼管形成淬火裂紋的潛在因素。